研究報告

PC 構造物のひび割れを検出する技術— 最大開口幅の履歴を表示する FRP 製センサー —平石陽一＊1・酒井修平＊2・西岡幹雄＊3・国枝稔＊4

コンクリート構造物の変状を検知し，合理的な維持管理を行う際には，ひび割れの動的外力による変動の有無や，今後経時的に進展していくかを判断することが重要である。しかしながら，一般的に広く実施されている目視による点検は，点検時のひび割れ幅を測定するものであり，重車両通過などによる一時的に大きな荷重が作用した際に生じる最大のひび割れ幅は，把握しにくいと考えられる。とくに，PC 構造物においては応力状態によってひび割れが開閉する可能性が高く，最大のひび割れ幅を把握しにくいと考えられる。そこで，荷重載荷時の最大のひび割れ幅が履歴として残り，目視により簡易に確認できる
FRP 製のひび割れセンサーを開発し，PC や RC の複数の実構造物に適用した。開発したセンサーは，0.2 mm 以上のひび割れの拡大およびその進展を検知できる。また，点検時にはセンサーの変色の有無を観察するだけであり，専門技術者や特別な装置を必要としない。
本稿では，FRP 製ひび割れセンサーの材料選定時の検討や実構造物への適用事例などについて報告する。
キーワード：維持管理，点検，プレストレストコンクリート，ひび割れ，センサー，FRPを開発した。本稿では，FRP 製ひび割れセンサーの材料選

1．は じ め に定時の検討や実構造物への適用事例などについて報告する。

コンクリート構造物において，ひび割れの発生および進展状況を把握することは，構造物を適切に維持管理するう

2．センサーの概要

えで重要な点検項目の一つであると考えられる。コンクリート構造物に生じたひび割れの調査方法としては，近接目

写真 - 1 に FRP 製センサーを示す。センサーは，繊維視による調査が広く使用されている。この方法は，足場のシートに樹脂を含浸させた板であり，専用接着剤を用いて設置が必要であるほか，時間および労力を費やす場合が多コンクリート表面に貼り付けて使用する。ひび割れが拡大

く，また検査結果に個人差が生じやすいなどの問題があすると，ひび割れ部を中心にひび割れの幅以上の数センチる。そのような背景からもひび割れの発生あるいは，そのの範囲で白い変色が生じ，ひび割れの拡大を際立たせる

進展を検知する技術が多く開発されている例えば 1，2 ）。しか（図 - 1）。それにより，ひび割れの拡大を離れた場所からしながらそれらの技術では，特殊な工事や特別な装置を必でも目視により観察することが可能となる。この変色は，要とする場合が多く，計測や評価に専門の知識を有する技

ひび割れの拡大に伴いひび割れ近傍の FRP 内の繊維に引術者が必要となる場合もあった。

張力が加わり，それを包含する樹脂との間にずれや微細なひび割れが引き起こされ，光の透過性が変化することによPC 構造物に生じるひび割れは，耐力が著しく低下している場合などを除き，動的な一時的な荷重が作用した場合り生じるものである。また変色は，ひび割れ幅が 0.2 mmにのみ開口し，荷重が除荷された後は閉塞することが予想拡大した時点で生じ，0.6 mm まで変色面積が増大していされる。したがって，点検時に発見，測定したひび割れは，必ずしも最大の開口幅を示しているとはいえず，開口幅の履歴は，把握しにくかった。このようなひび割れの開口幅の履歴を捉えるためには，センサーやデータロガーを用いて継続的に測定する必要があり，コストなどの観点からも実現が難しい場合もある。

厚さ：0.5 mm
幅：20 mm
長さ：200 〜 800 mm

以上を踏まえて，簡易に施工ができ，PC 構造物の構造
ひ び 割 れ の 発 生， お よ び そ の 拡 大（ 開 口 変 位：0.2 ～0.6 mm）を離れた場所からでも目視観察することができ
写真 - 1る FRP（Fiber Reinforced Polymer）製のひび割れセンサー

Yoichi HIRAISHI：倉敷紡績 ㈱ 技術研究所
Shuhei SAKAI：中日本高速道路 ㈱ 名古屋支社 岐阜工事事務所＊3
Mikio NISHIOKA：中日本高速技術マーケティング ㈱＊4Minoru KUNIEDA：岐阜大学 工学部（前 名古屋大学大学院 工学研究科）＊1＊2

Vol.56, No.1, Jan. 201443

センサー（FRP）

研究報告
ひび割れ発生表- 1

センサーが変色

FRP センサーの構成

繊維基材

図- 1

発生する変色く（図 - 2）。したがって，ひび割れ幅の拡大を追跡する

No.

種類

12345

ガラス配向

ポリエチレン

目付け（g/m2）

± 45°

220

ビニロン

6マトリクス樹脂
種類
UP 低弾性UP 高弾性UP 低弾性UP 高弾性UP 低弾性UP 高弾性

ことも可能である。また，センサーに生じる変色は不可逆であるため，ひび割れ閉塞後も最大開口幅を履歴として残して繊維を斜め（＋45°/－45°）に配向するように配置しすことができる特徴を有する。

た。
⑵

ひび割れの位置

実験結果および考察

センサーの評価として，センサーが変色を開始したひび割れ幅と，0.1 mm 拡大ごとの変色状況を目視により確認した。
実験結果の例として，ケース No.1，No.5 および No.6 のひび割れが 0.3 mm および 0.5 mm まで拡大した際の状況

0 mm

0.2 mm

0.4 mmを写真 - 2 ～ 4 に示す。No.1 は，0.2 mm で変色を開始後，0.6 mm

ひび割れ幅が 0.5 mm に達した時点でも変色箇所で大きなひび割れ拡大

図- 2

変化が生じていないことが確認できる。一方，No.5 では，ひび割れの拡大に伴う変色の変化

0.2 mm で変色を開始後，ひび割れ幅が 0.3 mm に達した時点で部分的にはっきりと変色し，その後ひび割れの拡大に伴い反応面積が増大し，0.5 mm 拡大時には，広範囲にわ

3．FRP の構成材料に関する検討 3 ）3.1

構成材料と検出性能の関係

⑴

実験概要

たりはっきりと変色していることが確認できる。No.6 は，変色箇所

図 - 3 に 供 試 体 概 要 を 示 す。40 × 120 mm（ 厚 さ 10mm）のモルタル板に 20 × 120 mm の FRP 製センサーをひび割れ樹脂により貼り付けて作製した。引張試験機を用いて供試
体両端から引張力を加え，切欠き部に発生するひび割れの拡大に伴うセンサーの変色状況を確認した。なお，引張速度は 0.05 mm/min とした。
センサー

120センサーモルタルa ）0.3 mm 拡大時
20 40

写真 - 2b ）0.5 mm 拡大時

センサーの変色状況（No.1）

10モルタル切欠き

図- 3変色箇所

センサー［mm］

ひび割れ

供試体概要表 - 1 に実験に使用した FRP 製センサーの構成を示す。
本センサーは，ひび割れの拡大に伴い伸長し，その変形により変色することで性能を発揮する。そこで，繊維種類おセンサー

よびマトリクス樹脂を変化させパラメトリックに検討した。なお，マトリクス樹脂は，事前に実施した予備実験をa ）0.3 mm 拡大時

踏まえて不飽和ポリエステル（以下 UP）を用いることと写真 - 3した。また，FRP を構成する繊維基材は，荷重軸方向に対44モルタル

センサーb ）0.5 mm 拡大時

センサーの変色状況（No.5）

プレストレストコンクリート

研究報告
れの角度に違いがあったが，それによる検出感度の変化は確認されなかった。センサーのひび割れ開口幅 0.5 mm 時

変色箇所

における変色の状況は，ポリエチレン繊維やビニロン繊維ひび割れを用いた No.3 ～ 6 で良好な反応を示し，ガラス繊維を用いた No.1 ～ 2 は，マトリクス樹脂の違いにかかわらず低い反応であった。これらは，本センサーが FRP 内部の繊維と樹脂間に生じたずれや，樹脂の微細なひび割れの発生の付着力の違いなどが影響したためであると考える。まモルタル

た，各実験ケースの変色状況と弾性率の関係に着目すると，ここでも FRP 内部の繊維と樹脂間に生じたずれや，b ）0.5 mm 拡大時a ）0.3 mm 拡大時

写真 - 4により変色するものであり，繊維種類の違いによる樹脂とセンサーセンサー樹脂の微細なひび割れの発生が生じやすい弾性率の低いケースで良好な反応を示していることが確認できる。

センサーの変色状況（No.6）

次に FRP 製センサーを構成する繊維と樹脂の割合をあ0.2 mm で変色を開始後，ひび割れ幅が 0.5 mm に達した時らわす繊維体積含有率が検出感度に及ぼす影響を確認する

点で部分的にはっきりと変色しているものの，広範囲にわため，実験ケース No.5（ビニロン /UP 低弾性）の繊維体たっては変色していないことが確認できる。

積含有率を変化させた FRP センサーを製造し，変色を開実験結果のまとめ，および実験時に確認された各センサ始するひび割れ幅を確認した。繊維体積含有率と変色を開ーの弾性率を表 - 2 に示す。なお，表中の変色状況の判始するひび割れ幅の関係を図 - 5 に示す。なお，表 - 1定は，ひび割れが 0.5 mm 拡大した際のものである（◎：の No.5 は繊維体積含有率＝ 45 ％のものである。この図よ広範囲ではっきり変色，○：はっきり変色，△：変色，×：り，同一の材料構成であれば繊維体積含有率が高くなるほ変色無し）。表中の弾性率は引張試験時の荷重－変位曲線

ど，微細なひび割れで変色する傾向にあることが確認できから算出した。算出に用いた箇所を図 - 4 に示す。弾性る。センサーに生じる変色は，FRP が弾性域から非弾性域

率は，母材モルタル破断後のセンサーが荷重を負担していに移行する際に開始するものであり，繊維体積含有率が高ると考えられる箇所から算出した（図中の点線内）。表

いほど非弾性域に移行する変形量が小さいため，このよう- 2 より，センサーが変色を開始するひび割れ幅はすべてな傾向になったと考えられる。
変色を開始するひび割れ幅（mm）のケースで 0.15 ～ 0.2 mm であり，今回の実験の範囲では構成材料の違いが検出感度に及ぼす影響は小さいと考えられた。また，各供試体によってモルタル板に生じるひび割表- 2

実験結果のまとめ

実験結果
変色開始
ひび割れ幅
0.20.20.2
0.15
0.20.2No.
123456

変色
状況
△△◎◎
◎
○

弾性率（GPa）
13.3
15.1
4.3
3.1
1.6
6.0

0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0202530354045
繊維体積含有率（%）

5055

繊維体積含有率と検知感度の関係検討するセンサーの条件として挙げていた 0.2 mm のひび割れを検出するためには，繊維体積含有率＝ 45 ％以上

400
荷重（N）

0.7

図- 5500とする必要があることがわかった。
モルタル破断300

3.2

センサーの速度依存性

車両通行などによる動的な荷重が作用する環境下では，ひび割れが一時的に開閉することが確認されている 4 ）。し200

たがってセンサーには，一時的に高速で開閉するひび割れ弾性率算出箇所

10000.8幅を検知する能力が求められる。以上を踏まえて，PC 橋にて確認されているひび割れ開閉速度下でのセンサーの検00.1

図- 4

弾性率の算出箇所（No.6）

Vol.56, No.1, Jan. 2014

0.20.3変位（mm）

0.40.5

出能力を確認した。
⑴

実験概要

実験ケースは，3.1 節で良好な反応を示した No.3 ～ 645

研究報告表- 3のセンサーとした。
供試体および試験方法は，3.1 節と同様である。試験速呼ぶ）とした。これは，道路橋床版でのひび割れで実際に生じる可能性がある程度（± 0.5 mm，2 Hz）である。試験では，ひび割れ幅が 0.5 mm 拡大するまで引張力を加えた。また，比較のために試験速度を 0.05 mm/min（以下低速と呼ぶ）の供試体も作製した。
⑵

繊維基材

No.
3-1-24-1-25-1-26-1-2

度は既往の文献 4 ）を参考にし，120 mm/min（以下高速と実験結果

実験ケース

マトリクス樹脂

ポリエチレン

耐候性塗料
有無有無有無有無UP 低弾性
UP 高弾性UP 低弾性ビニロン

UP 高弾性

高速または低速の引張力を加えた際のセンサーの変色状
表- 4況の例を写真 - 5 に示す。すべての実験ケースにおいて，速度の違いによると考えられる変色の違いは，確認されなかった。これより，今回実施したケースの材料の組合せで塗料は，センサーの能力に速度依存性がないものと考えられた。

アクリル系

耐候性塗料の仕様等規定
塗布量（g/m2）
220

塗布厚（μm）
10

塗布後養生時間〔20 ℃〕
（min）
20

高速

No.5‑1 耐候性塗料無変色箇所

低速

No.5‑2 耐候性塗料有写真 - 5

変色状況の例（No.5，ひび割れ幅：0.5 mm）
写真 - 63.3

屋外環境で適用するセンサーには，高い耐久性が求めらスにおいて同様の傾向であった。

れる。センサーの耐久性を確認するため，促進耐候性試験

次に外観変化が生じなかった，耐候性塗料を塗布したケおよび温冷繰返し試験を実施した。
⑴

外観変化の例（No.5）

センサーの耐久性ースのセンサーの性能を確認するため，3.1 節で実施した促進耐候性試験

引張試験を実施した。実験結果の例として，0.5 mm まで試験には，JIS B 7753 に示されるサンシャインウェザー

ひび割れを拡大した際の No.5 の状況を写真 - 7 に示す。

メーター試験機を用いた。JSCE-K 511-2010 に準じて，波

この写真より，0.5 mm のひび割れの拡大により，広範囲

長 300－700 nm の光を 3000 時間連続照射し，センサーのにわたりはっきりと変色しており，促進試験後のセンサー外観および性能の変化を確認した。なお光の照射中は，の性能に変化が無いことが確認できる。

102 分経過毎に 18 分間の水の噴霧が実施されている。また，試験機内の温湿度は，水が噴霧されていない時に，ブラックパネルが 63 ± 3 ℃，50 ％ RH となるよう制御されている。なお，サンシャインウェザーメーター試験機によひび割れ

変色る 3000 時間の暴露は，一般的な屋外環境で 5 年以上に相当すると考えられている 5，6 ）。実験ケースを表 - 3 に示す。
実験ケースは，3.1 節および 3.2 節の結果を踏まえて，
表 - 1 の No.3 ～ 6 とし，耐候性塗料の有無の影響を確認した。使用した耐候性塗料の仕様などを表 - 4 に示す。
耐候性塗料は，あらかじめ規定した量をハケにより塗布し写真 - 7た。また耐候性塗料塗布後は，規定の時間養生を行なっ性能確認結果の例（No.5）

た。外観変化の例として，3000 時間暴露後の No.5 の状況を写真 - 6 に示す。この写真より耐候性塗料を塗布して以上より，耐候性塗料を塗布することにより，3000 時いないケースでは，劣化が進行し白化が生じていることが間の促進試験後にも検知性能を有していることがわかっ確認できる。一方耐候性塗料を塗布したケースでは，劣化た。

による変色は確認されなかった。これらは，すべてのケー⑵46温冷繰返し試験

プレストレストコンクリート

研究報告
水に接する環境や温冷繰返し環境下でのセンサーの耐久た。

性を確認するため，NEXCO 試験法 425－2004（はく落防4.1止の耐久性試験方法）を参考にし，温冷繰返し試験を実施

実験の状況を写真 - 9 に示す。センサーの貼付け位置

実験概要を図 - 6 に示す。100 × 200 × 1 800 mm の RC（D10 を 2した 7 ）。
供試体は，3.1 ～ 3.3 と同様である。実験ケースは，3.1本配置）および PC（φ13）はり供試体を用いた。センサ～ 3.3 の結果を踏まえ，耐候性塗料を塗布した表 - 3 のーは，供試体の引張が生じる下縁側に施工し，2 点載荷

No.4-1 と No.5-1 の 2 種類とした。作製した供試体は，－（スパン：1 400 mm，等曲げ幅：300 mm，変位制御：0.05

30 ℃の恒温器中で 3 時間冷却し，次いで 60 ℃の温水中でmm/min） に よ り ひ び 割 れ 幅 を 拡 大 さ せ， ひ び 割 れ 幅3 時間負荷を与えた後に，20 ℃気中で 18 時間保持し，こ0.1 mm 拡大ごとにセンサーの反応状況を確認した。なお，の 24 時間を 1 サイクルとする操作を 30 サイクル繰返した。

RC はりは，ひび割れ幅が 3 mm 拡大するまで載荷し，PC30 サイクル後のセンサーの状況を写真 - 8 に示す。なはりは 0.6 mm 拡大するまで載荷した。供試体下面 3 箇所

お写真中には，比較のため未暴露品も示した。実験結果よにπ型変位計を取り付けてひび割れ開口幅をモニタリング

り，ポリエチレンを用いた No.4-1 において白化が生じてした。実験ケースを表 - 5 に示す。実験ケース A，C およいることが確認できる。これは，ポリエチレンの線膨張係

び D は，健全な状態のはりにセンサーを貼付けて，載荷数がマイナスであり，－30 ℃冷却時にマトリクス樹脂間によるひび割れの発生および拡大を検知する検証とした。

でひずみが生じ，センサーに変色が生じたためであると考実験ケース B は，あらかじめひび割れを導入し，ひび割えられる。なお，ビニロンを用いた No.5-1 では，白色化れの有る部位にセンサーを貼付けて載荷によるひび割れのなどの変化は確認されなかった。

拡大を検知する検証とした。なお，実験ケース B で導入したひび割れは，除荷後の残留開口幅が 0.16 mm であった。

未暴露暴露a ）No.4‑1（ポリエチレン）

未暴露

写真 - 9

実験の状況
センサー暴露コンクリートb ）No.5‑1（ビニロン）

写真 - 830 サイクル後の状況
図- 6

センサーの貼付け位置

以上より，繊維基材にビニロン，マトリクス樹脂に UP
表- 5

低弾性を用いた材料構成のセンサーに耐候性塗料を塗布した仕様が高い耐久性を有することがわかった。

実験ケース

記号供試体仕様3）

ARC

ひび割れ無センサーをはりの曲げひび割れ部に適用した際の性能をC

4．PC および RC はり供試体を用いた検証

BD確認するため，PC はり供試体での検証を行った。また，ひび割れ有PC

ひび割れ無屋外暴露比較のため，RC はり供試体も準備し，同様の試験を実施した。さらに，屋外暴露後の性能の変化も確認するため，

4.2

実験結果

同様の PC はり供試体を愛知県名古屋市に所在する名古屋⑴

RC 供試体大学の構内にて 1 年間暴露し，性能の変化も確認した。な

実験ケース A のひび割れが 0.2 mm および 0.5 mm まで

お，適用するセンサーは，3 章の結果を踏まえ No.5 とし拡大した際のセンサーの状況を写真 - 10 に示す。この写Vol.56, No.1, Jan. 2014

47

研究報告
真より，ひび割れが 0.2 mm 拡大した際に変色を開始し，変色箇所0.5 mm 拡大時に広い範囲ではっきりと変色していることが確認できる。
次に実験ケース A の最大のひび割れ幅が 3 mm まで拡大
変色箇所a ）0.2 mm 拡大時

写真 - 13b ）0.5 mm 拡大時

ケース C の変色状況（ひび割れ無）

ひび割れ（0.02 mm）ひび割れ（0.5 mm）
a ）0.2 mm 拡大時

写真 - 10b ）0.5 mm 拡大時

ケース A の変色状況した際のセンサーの反応状況を写真 - 11 に示す。この写a ）載荷中（ひび割れ拡大）

真より，複数生じたひび割れに対して，ひび割れ開口幅に

写真 - 14

応じた変色を示し，発生したすべてのひび割れを検出してb ）除荷後（ひび割れ閉塞）

ひび割れが拡大した履歴いることが確認できる。
⑵

PC 供試体実験ケース D のひび割れが 0.2 mm および 0.5 mm まで拡大した際の変色の状況を写真 - 15 に示す。この写真よコンクリートり， ひ び 割 れ が 0.2 mm 拡 大 し た 際 に 変 色 を 開 始 し，0.5 mm 拡大時に広い範囲ではっきりと変色していること

ひび割れ発生位置が確認でき，屋外暴露による性能の低下が無いことが確認

センサー

できる。
変色箇所

写真 - 11

ケース A の変色状況（最大開口幅 3 mm 時）

実 験 ケ ー ス B お よ び C の ひ び 割 れ が 0.2 mm お よ び0.5mm まで拡大した際の変色の状況を写真 - 12，13 に示a ）0.2 mm 拡大時す。この写真より，施工時のひび割れの有無にかかわら

写真 - 15b ）0.5 mm 拡大時ケース D の変色状況（屋外暴露）

ず， ひ び 割 れ が 0.2 mm 拡 大 し た 際 に 変 色 を 開 始 し，0.5 mm 拡大時に広い範囲ではっきりと変色していること

5．実構造物への適用 8 ）が確認できる。次に実験ケース C でひび割れを 0.5 mm まで拡大させた後に除荷し，ひび割れが 0.02 mm まで閉塞

表 - 6 に適用実績の例を示す。これまでに複数の構造した際のセンサーの状況を写真 - 14 に示す。この写真よ物へ適用している。適用の目的は，構造物によって異なりり，ひび割れ閉塞後も最大開口幅に応じて生じた変色を履

PC 構造物の維持管理や RC 構造物の品質管理などがある。

歴として残していることが確認できる。
⑶

表- 6

PC 屋外暴露供試体
変色箇所

構造構造物管理者

PC

高速道路
地方自治体

適用実績
分類
既設RCa ）0.2 mm 拡大時

写真 - 12

高速道路b ）0.5 mm 拡大時

ケース B の変色状況（ひび割れ有）

新設

適用目的
構造ひび割れの観察
補修・補強後の観察
構造ひび割れの観察
ASR ひび割れの観察
供用開始後の観察
建設中の品質管理※その他，十数箇所の構造物に施工

48

プレストレストコンクリート

研究報告
本章では，代表的な事例を紹介する。
5.1

PC（PRC，PC 外ケーブル補強）構造物への適用⑴

PRC 構造物に生じた構造ひび割れのモニタリング

図 - 7 にセンサーの適用状況を示す。橋梁の箱桁内のRC 部材である鉛直リブや鋼とコンクリートの接合部周辺のウェブに発生したひび割れのモニタリングのためにセンサーが適用された。なお，施工後のセンサーは定期的にモニ タ リ ン グ さ れ て お り， セ ン サ ー が 明 確 に 検 出 す る
0.2 mm 以上のひび割れの拡大は確認されていない。

600

33 0001 0001 8001 000

14 000

14 000CL

2.5 %600

2.5 %
4 335

センサー

8 400

6 600

3 000

6 600

8 400

写真 - 16センサーの適用状況【5.1 ⑵】センサー
コンクリート鉛直リブ

図- 7⑵

鋼

鋼−コンクリート接合部

センサーの適用状況【5.1 ⑴】亀甲状のひび割れPC 外ケーブル補強された構造物のモニタリング

写真 - 16 にセンサーの適用状況を示す。適用した構造物は，橋梁であり冬期の凍結防止剤の散布などによる影響
センサーから鉄筋腐食が生じていたため，断面修復，電気防食，および外ケーブルを用いた補強が施されている。それらの補修・補強効果が維持されていることを確認するための一つの指標としてひび割れの開閉口が着目され，センサーが適

写真 - 17用された。適用部位は，桁支間中央の下面やウェブ，外ケASR への適用【5.2 ⑴】ーブル定着部周辺などである。なお，施工後のセンサーは定期的にモニタリングされており，センサーが明確に検出

工後のセンサーは定期的にモニタリングされており，センする 0.2 mm 以上のひび割れの拡大は確認されていない。

サーが明確に検出する 0.2 mm 以上のひび割れの拡大は確

5.2

RC 構造物への適用⑴

ASR により生じたひび割れのモニタリング認されていない。
⑵

供用開始後に発生するひび割れのモニタリング

写真 - 17 にセンサーの適用状況を示す。橋梁の橋脚に

写真 - 18 にセンサーの適用状況を示す。適用した構造おいて，ASR（アルカリシリカ反応）が主原因と推定され物は，建設中の橋梁である。供用開始後に車両荷重などがるひび割れにセンサーが適用された。センサー適用後は，作用した際のひび割れの発生を把握するためにセンサーがひび割れの拡大をモニタリングし，残存膨張の有無を判定適用された。適用された箇所は，ストラット部材（圧縮力する一つの指標として使用される。センサーを適用する際が作用する部材）を支える基部などであった。なお，供用は，ひび割れ周辺に析出した ASR ゲルを研磨により除去開始前でありひび割れの発生は確認されていない。

し，その後施工した。亀甲状に複数のひび割れが発生して⑶いたことから，広範囲の変状を把握できるよう，長尺のセ写真 - 19 にセンサーの適用状況を示す。建設中の橋梁

ンサーを複数のひび割れを跨ぐように施工した。なお，施のコンクリート床版に発生が懸念されるひび割れを検知す

Vol.56, No.1, Jan. 2014

49

建設中に発生するひび割れのモニタリング

研究報告
れ幅の拡大を追跡できるセンサーを設計できることが確認された。
⑵

FRP を構成する繊維基材の体積含有率は，変色を開始する感度に影響を及ぼすことが確認された。すなわち，体積含有率が高いほど検出感度を高め，0.2 mm のひび割れを検出するためには，45 ％以上とする必要があることが確認された。

⑶

本センサーは，PC 橋にて確認されている程度の一時的な速いひび割れの拡大でも，ひび割れの拡大が遅い場合と同様の反応を示し，速度依存性が無いことが確認された。また，PC はり供試体を用いた検証により，ひび割れが閉塞してもひび割れの最大開口幅を履歴として残すことができることも確認された。
⑷

センサー

促進耐候性試験および温冷繰返し試験の結果から，本センサーに耐候性塗料を塗布することにより，一般的な屋外環境下にて 5 年以上耐えうる耐久性を有することが確認された。
写真 - 18⑸センサーの適用状況【5.2 ⑵】複数の実構造物への適用により，さまざまなコンクリート構造物に適用でき，また施工性に問題が無いことが確認された。
本稿で紹介したセンサーは，名古屋大学，NEXCO 中日

本，川崎重工業，および倉敷紡績が共同で開発したものである。元 NEXCO 中日本（現 中日本高速技術マーケティング）上東氏，川崎重工業小出氏をはじめ開発関係者各位には，多大なるご尽力をいただいた。ここに記し，謝意を表す。
センサー

写真 - 19

参考文献

床版

1 ）網野貴彦，羽渕貴士，石川正顕，小川浩二：導電性カーボンを使用したひび割れモニタリング材料の研究，コンクリート工学

センサーの適用状況【5.2 ⑶】年次論文集，Vol.25，No.1，pp.1793-1798，2003
2 ）川端雄一郎，小野大輔，李シンシュ，川崎悦子，岩波光保，加るためにセンサーが適用された。この橋梁では，施工上の藤絵万，上野直広，徐制約から先行して打設されたコンクリート床版上にて，重量物が移動することが決定していた。重量物の移動に伴

木学会論文集，Vol.67，No.3，pp.430-435，2011
3 ）平石陽一，酒井修平，小出宜央，堀本い，曲げモーメントが作用し，コンクリート床版にひび割歴，国枝稔：ひび割れの最大開口幅履歴を表示するセンサの感度評価に関する研究，れが発生する可能性があった。事前の検討により，有害とコンクリート構造物の補修，補強，アップグレード論文報告集，される幅のひび割れの発生には至らないと判断されたが，Vol.12，pp.127-134，2012

発生した場合にでも迅速に対策が施せるよう，ひび割れの4 ）国枝

管理のために約 50 m のセンサーが適用された。なお，こ稔，撫養啓祐，中村光：表面被覆材のひび割れ追従性評価のための動的ひび割れ幅変動の計測，コンクリート工学年
次論文集，Vol.27，No.1，pp.1573-1578，2005の工事ではすでに重量物の移動を終えており，センサーを5 ）竹内博幸，和田高清，中村

用いて有害なひび割れが発生しなかったことが速やかに判充，中川輝雄：外壁用塗料の耐候性能評価に関する研究その 28，日本建築学会大会学術講演梗概

断できたことから，工事の次工程に進んでいるとのことで集，pp.1229-1230，1994

あった。

6．ま超男：応力発光センサによる暗視野下におけるコンクリートのひび割れ検出に関する基礎的研究，土6 ）渡邉康則，加藤完二，矢野瑞穂，三浦勇雄：外壁用塗料の耐候と性能評価に関する研究その 23，日本建築学会大会学術講演梗概

め集，pp.1219-1220，1994
7 ）東日本高速道路株式会社，中日本高速道路株式会社，西日本高

本稿では，簡易に施工ができ，PC をはじめとするコン速道路株式会社：NEXCO 試験方法

クリート部材のひび割れの発生，およびその拡大を離れた

第 4 編構造関係試験方法，

pp.46-47，2011

場所から目視観察することができる FRP 製のひび割れセ

8 ）平石陽一：コンクリート部材のひび割れを検出する技術，土木ンサーの構成材料に関する検討や実構造物への適用事例を技術，Vol.68，No.5，pp.38-43，2013

紹介した。得られた結果などをまとめ，以下に示す。
⑴【2013 年 11 月 5 日受付】

FRP の構成を適切に設定することにより，ひび割れ幅が 0.2 mm 拡大した時点で変色し，0.6 mm までのひび割50

プレストレストコンクリート